課題1金剛石石墨和C60（原卷版）

一、碳的單質(zhì)1.常見(jiàn)的碳單質(zhì)及其性質(zhì)不同的原因透明堅(jiān)硬的金剛石、灰黑色的石墨和足球狀的C60等都是由碳元素組成的單質(zhì)，但由于它們的原子排列方式不同，因此它們的物理性質(zhì)存在著明顯的差異。說(shuō)明：(1)同種元素可以組成不同的單質(zhì)，如金剛石、石墨都是由碳元素組成的不同單質(zhì)，這些單質(zhì)的物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)基本相同

(2)同種元素組成的不同單質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，如石墨在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石，此過(guò)程屬于化學(xué)變化2.金剛石和石墨的比較：名稱金剛石石墨C60結(jié)構(gòu)外觀無(wú)色透明、正八面體形狀的固體，仔細(xì)琢磨后有璀璨奪目的光澤灰黑色，有金屬光澤，不透明的細(xì)鱗片狀的固體C60分子是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它形似足球，因此又名足球烯導(dǎo)電性幾乎不導(dǎo)電良好硬度天然存在的最硬的物質(zhì)質(zhì)軟，有滑膩感(最軟的礦物之一)導(dǎo)熱性良好良好用途鉆頭、刻刀、裝飾品等電極、鉛筆芯、高溫潤(rùn)滑劑等有可能廣泛用于超導(dǎo)、催化、材料、醫(yī)學(xué)及生物等領(lǐng)域結(jié)論金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)不同(碳原子排列方式不同)，導(dǎo)致它們的物理性質(zhì)有很大差異，從而決定了它們的用途不同。C60這種物質(zhì)是由C60分子構(gòu)成的，而不是由原子構(gòu)成的二、無(wú)定型碳1.無(wú)定形碳木炭、活性炭、焦炭和炭黑等通常稱為無(wú)定形碳，無(wú)定形碳是由結(jié)構(gòu)類似石墨的細(xì)小晶體與少量雜質(zhì)形成的，屬于混合物。2.探究木炭(或活性炭)的吸附性實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄磕咎?或活性炭)的吸附性實(shí)驗(yàn)步驟在盛有半瓶水的小錐形瓶里，加入一滴紅墨水，使水略顯紅色。投入幾塊烘烤過(guò)的木炭(或活性炭),輕輕振蕩錐形瓶，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象液體顏色由紅色逐漸變淺，最終褪為無(wú)色實(shí)驗(yàn)分析木炭(或活性炭)有吸附性，吸附了水中的色素，色素減少水的顏色變淺直至無(wú)色3.焦炭、木炭、活性炭、炭黑的性質(zhì)和用途如下表：性質(zhì)用途焦炭可燃性、還原性用于生活中常用的燃料和冶金工業(yè)；木炭可燃性、吸附性生活中常用的燃料和吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素，也可用來(lái)吸附有異味的物質(zhì)；活性炭強(qiáng)吸附性(疏松多孔結(jié)構(gòu)，比木炭吸附能力強(qiáng))作防毒口罩的濾毒層，制糖工業(yè)中用來(lái)制白糖，城市污水、工業(yè)廢水和飲用水的深度凈化處理，吸附裝修產(chǎn)生的對(duì)人體有害的氣體等炭黑常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定制造油墨、墨汁、染料等1．（2022秋·重慶永川·九年級(jí)統(tǒng)考期末）下列有關(guān)碳單質(zhì)的說(shuō)法正確的是A．金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì) B．活性炭有吸附性能夠吸附所有的物質(zhì)C．石墨有金屬光澤能導(dǎo)電是一種金屬 D．石墨烯和足球烯原子空間排布方式相同1．（2023秋·山西長(zhǎng)治·九年級(jí)統(tǒng)考期末）高鐵是“中國(guó)制造”一張耀眼的名片，它帶領(lǐng)中國(guó)走向世界。高鐵列車與電路連接的石墨電刷沒(méi)有利用的石墨性質(zhì)是A．穩(wěn)定性 B．潤(rùn)滑性 C．還原性 D．導(dǎo)電性2．（2023·安徽滁州·?？家荒＃┫聢D是金剛石、石墨、C60、碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．這四種物質(zhì)完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2B．常溫下，C60和碳納米管的化學(xué)性質(zhì)很活潑C．這四種物質(zhì)的物理性質(zhì)有較大差異的原因是碳原子的排列方式不同D．石墨可以制作高鐵的電刷3．（2022秋·重慶九龍坡·九年級(jí)重慶市育才中學(xué)?？计谀?022年卡塔爾世界杯足球賽正在如火如荼進(jìn)行中，化學(xué)中C60的分子結(jié)構(gòu)和足球相似。下列關(guān)于碳單質(zhì)的說(shuō)法正確的是A．碳單質(zhì)在空氣中燃燒只能生成二氧化碳B．重要檔案用碳素墨水書寫只利用了碳的物理性質(zhì)C．金剛石、石墨和C60的物理性質(zhì)有很大差異的原因是構(gòu)成它們的原子大小不同D．由于石墨具有良好的導(dǎo)電性，因此石墨可用于制高鐵的電刷一、單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)1.常溫下碳的穩(wěn)定性：碳原子的結(jié)構(gòu)決定碳單質(zhì)的性質(zhì)，碳的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為6，碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,最外層電子數(shù)為4,既不易失電子，也不易得電子，所以，在常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。如：2.碳與氧氣反應(yīng)—可燃性(1)當(dāng)氧氣充足時(shí)，碳完全燃燒，生成二氧化碳，同時(shí)放出大量的熱。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：木炭在氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出白光，放熱，生成無(wú)色無(wú)味能使澄清石灰水變渾濁的氣體。C+O2CO2(2)當(dāng)氧氣不足時(shí)，碳不完全燃燒，生成一氧化碳，同時(shí)放出熱量。2C+O22CO3.碳與某些氧化物反應(yīng)—還原性(1)探究木炭還原氧化銅的反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄磕咎窟€原氧化銅的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)藥品：木炭粉(黑色)、氧化銅(黑色粉末)實(shí)驗(yàn)步驟：把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進(jìn)試管，并將試管固定在鐵架臺(tái)上，導(dǎo)管通入裝有澄清石灰水的試管。用酒精燈(可加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度，最好使用酒精噴燈)加熱混合物幾分鐘。然后先撤出導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：開(kāi)始加熱時(shí)，導(dǎo)管口處有無(wú)色氣泡逸出；過(guò)一會(huì)兒，黑色粉末變?yōu)榧t色，澄清石灰水變渾濁。實(shí)驗(yàn)分析：開(kāi)始加熱時(shí)，試管中的空氣因受熱體積膨脹而逸出；溫度達(dá)到高溫后，木炭與氧化銅開(kāi)始反應(yīng)，生成的銅為紅色固體，另一種生成物二氧化碳為無(wú)色氣體，能使澄清石灰水變渾濁。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：木炭和氧化銅在高溫下反應(yīng)生成銅和二氧化碳；木炭具有還原性化學(xué)方程式：2CuO＋C2Cu＋CO2↑注意事項(xiàng)：①要先撤導(dǎo)管再撤酒精燈，防止水倒吸(防止澄清石灰水倒流入熱的試管致使試管破裂)。②要充分加熱木炭和氧化銅粉末，除去其中的水分。③開(kāi)始加熱時(shí)，導(dǎo)管口處有無(wú)色氣泡逸出，但澄清石灰水不變渾濁，這是因?yàn)閯傞_(kāi)始排出的是試管內(nèi)的空氣。④加熱溫度要足夠高，最好使用酒精噴燈或煤氣燈。⑤冷卻后再把試管里的粉末倒出來(lái)，防止熱的銅被氧化為氧化銅。(2)碳的還原性碳在高溫下可以和某些氧化物反應(yīng)，奪取這些氧化物里的氧，表現(xiàn)出還原性例如，在高溫條件下，碳還能奪取二氧化碳中的氧，把它變成一氧化碳C+CO22CO碳的還原性可用于冶金工業(yè)，如焦炭可以把鐵從它的氧化物礦石里還原出來(lái)：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑4.還原反應(yīng)(1)還原反應(yīng)：含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)叫還原反應(yīng)。例如：1．（2023春·河北保定·九年級(jí)統(tǒng)考期末）金剛石、石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，下列關(guān)于碳單質(zhì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．金剛石、石墨都是由原子構(gòu)成的B．金剛石、石墨的物理性質(zhì)不同C．金剛石、石墨充分燃燒的產(chǎn)物都是二氧化碳D．書寫檔案時(shí)規(guī)定使用碳素墨水，是因?yàn)樘疾慌c任何物質(zhì)反應(yīng)1．（2023秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）下圖是金剛石，石墨、C60、碳納米管結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于這四種物質(zhì)的說(shuō)法中不正確的是A．都是由碳元素組成的單質(zhì)，完全燃燒后的產(chǎn)物都是CO2B．金剛石、石墨物理性質(zhì)有很大差異，這是由于碳原子結(jié)構(gòu)不同C．C60是由分子構(gòu)成的D．常溫下，碳單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑2．（2023秋·陜西漢中·九年級(jí)統(tǒng)考期末）取碳和氧化銅的混合物ag在一定條件下恰好完全反應(yīng)，相關(guān)量的變化如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的固體物質(zhì)只有兩種 B．N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的固體為黑色C．反應(yīng)后生成銅的質(zhì)量為bg D．0t2min內(nèi)，固體中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變3．（2023秋·九年級(jí)單元測(cè)試）如圖是木炭與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．給酒精燈加網(wǎng)罩，目的是使火焰集中并提高溫度B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可觀察到澄清石灰水變渾濁C．當(dāng)導(dǎo)管口不再冒氣泡時(shí)，則反應(yīng)已經(jīng)完成了D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先停止加熱，再將導(dǎo)氣管從澄清石灰水中撤出1．（2023秋·新疆博爾塔拉·九年級(jí)?？计谀┫铝锌陀^事實(shí)對(duì)應(yīng)的解釋正確的是選項(xiàng)客觀事實(shí)解釋A金剛石和石墨的物理性質(zhì)差異很大碳原子的排列方式不同B使用84消毒液擦拭消毒后聞到刺鼻氣味分子之間有間隔C壓癟的乒乓球放入熱水中重新鼓起乒乓球內(nèi)每個(gè)分子的體積都增大D和CO的化學(xué)性質(zhì)不同組成它們的元素不同A．A B．B C．C D．D2．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)隨堂練習(xí)）石墨烯是由碳原子構(gòu)成的碳單質(zhì)，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。下圖分別是金剛石、石墨、C60和石墨烯的結(jié)構(gòu)圖。下列說(shuō)法不正確的是A．金剛石、石墨、C60和石墨烯都是由碳元素組成的單質(zhì)B．在一定條件下，石墨可以轉(zhuǎn)化為金剛石，屬于化學(xué)變化C．金剛石的硬度很大，屬于金剛石的化學(xué)性質(zhì)D．因?yàn)樘荚优帕蟹绞讲煌?，所以金剛石、石墨、C60的物理性質(zhì)差異較大3．（2023秋·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·九年級(jí)統(tǒng)考期末）物質(zhì)的用途與性質(zhì)對(duì)應(yīng)關(guān)系不合理的是A．石墨做電池電極﹣導(dǎo)電性 B．活性炭除異味﹣吸附性C．金剛石做鉆頭﹣硬度很大 D．焦炭用來(lái)煉鐵﹣可燃性4．（2023秋·全國(guó)·九年級(jí)假期作業(yè)）下列物質(zhì)的性質(zhì)和用途對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是A．金剛石硬度大，可用于做鉆石B．石墨具有導(dǎo)電性，可制作鉛筆芯C．氧氣能支持燃燒，液氧可以做火箭中的燃料D．氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，用于填充食品袋防腐5．（2023秋·江西宜春·九年級(jí)統(tǒng)考期末）下列圖像能正確反映對(duì)應(yīng)變化關(guān)系的是A．加熱一定量的高錳酸鉀固體 B．加熱一定量的木炭粉和氧化銅的固體混合物C．紅磷在密閉氧氣瓶中燃燒 D．一定量的鎂在過(guò)量的氧氣中充分燃燒6．（2022春·山東淄博·八年級(jí)統(tǒng)考期末）某小組利用如圖裝置進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，酒精燈加金屬網(wǎng)罩是為了提高火焰溫度。氧化銅和碳在加熱條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．氣球可以收集尾氣，防止污染空氣B．反應(yīng)過(guò)程中，黑色氧化銅變?yōu)榧t色固體C．該反應(yīng)中，化合價(jià)降低的是銅元素和碳元素D．裝置中發(fā)生反應(yīng)：7．（2023秋·黑龍江大慶·九年級(jí)?？计谥校┫铝袑?duì)一些事實(shí)的解釋錯(cuò)誤的是選項(xiàng)事實(shí)解釋A書寫檔案規(guī)定必須使用碳素墨水常溫下，碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定B石墨能夠做電池的電極材料石墨能夠?qū)щ奀焦炭可以把鐵從它的氧化物礦石里還原出來(lái)焦炭具有氧化性D制糖工業(yè)中用活性炭來(lái)脫色以制白糖活性炭具有吸附性A．A B．B C．C D．D8．（2023·全國(guó)·九年級(jí)專題練習(xí)）“性質(zhì)決定用途”，下列物質(zhì)的用途主要不是由其化學(xué)性質(zhì)決定的是A．墨汁作畫久不變色 B．氫氣作高能燃料 C．活性炭用于凈水D．氧氣用于醫(yī)療急救9．（2023秋·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）用木質(zhì)電線桿時(shí)，常把埋入地下的表層部分燒焦，其主要目的是A．燒死蛀蟲 B．使木桿變硬C．烘干木材防止腐爛 D．形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的炭層10．（2017·福建·中考真題）十八世紀(jì)，拉瓦錫用放大鏡聚集日光使玻璃罩內(nèi)的金剛石燃燒，得到二氧化碳。坦南特進(jìn)一步研究確認(rèn)金剛石僅由碳元素組成。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．金剛石屬于有機(jī)物 B．金剛石燃燒過(guò)程放出熱量C．金剛石具有可燃性 D．聚集日光使溫度達(dá)到金剛石的著火點(diǎn)二、填空題11．（2021·遼寧撫順·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）碳家族在日常生活中有著廣泛的用途。(1)根據(jù)碳原子結(jié)構(gòu)示意圖可知碳原子內(nèi)的質(zhì)子數(shù)是；(2)我們每個(gè)人都應(yīng)該傳播“低碳”理念，“低碳”是指較低的排放(3)鉆石是經(jīng)過(guò)琢磨的金剛石。一句廣告詞“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”。該廣告詞能體現(xiàn)出金剛石所具有的化學(xué)性質(zhì)是。(4)高鐵被譽(yù)為中國(guó)“新四大發(fā)明”之一。高鐵動(dòng)車與電路連接處是石墨電刷，它主要利用石墨具有滑膩感和的物理性質(zhì)。(5)制糖工業(yè)中利用來(lái)脫色以制白糖。(6)石墨烯是一種革命性材料，它也是碳元素組成的一種單質(zhì)。如果它在氧氣中燃燒不充分，易產(chǎn)生的氣體是。實(shí)驗(yàn)室收集這種氣體可以用方法。三、實(shí)驗(yàn)題12．（2023春·黑龍江綏化·九年級(jí)統(tǒng)考期末）用木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)如圖：(1)在加熱時(shí)酒精燈加網(wǎng)罩的目的是；(2)在剛開(kāi)始預(yù)熱時(shí)，試管②中立即產(chǎn)生氣泡，但澄清石灰水不變渾濁，原因是；(3)繼續(xù)加熱，觀察到石灰水逐漸變渾濁，黑色粉末中出現(xiàn)紅色物質(zhì)。請(qǐng)你寫出①試管發(fā)生的化學(xué)方程式：；(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，待試管①冷卻之后再把試管里的粉末倒出，這樣操作的原因是。13．（2022秋·遼寧大連·九年級(jí)?？计谀┠承〗M進(jìn)行活性炭與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，裝置氣密性良好?！緦?shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】如圖，取一有支管的試管，在支管處用軟膠管連接一段帶彈簧夾的導(dǎo)氣管。將銅絲一端繞成螺旋狀，另一端固定在膠塞上，加熱銅絲至表面變黑。【實(shí)驗(yàn)步驟】①取活性炭粉末置于試管中，在支管口放一團(tuán)棉花，固定裝置。②將膠塞塞緊，使銅絲的螺旋狀部分與活性炭接觸。③預(yù)熱后固定加熱，2分鐘可觀察到澄清石灰水變渾濁。④……（步驟待補(bǔ)全）。冷卻后，取出銅絲，用水清洗，對(duì)比接觸活性炭部分和沒(méi)接觸部分顏色的不同。【反思分析】(1)證明活性炭和氧化銅發(fā)生化學(xué)變化的另一現(xiàn)象是，該實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明活性炭有性，寫出試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。(2)支管口放一小團(tuán)棉花的作用是。(3)補(bǔ)全“……”處省略的實(shí)驗(yàn)步驟，并說(shuō)明原因。四、科學(xué)探究題14．（2022秋·山東·九年級(jí)統(tǒng)考期末）如圖是木炭還原氧化銅的探究實(shí)驗(yàn)裝置?！咎岢鰡?wèn)題】木炭還原氧化銅產(chǎn)生什么氣體？【提出猜想】產(chǎn)生的氣體有三種情況：猜想一：CO

猜想二：CO2猜想三：。【設(shè)計(jì)方案】實(shí)驗(yàn)前后分別對(duì)兩支試管里的物質(zhì)進(jìn)行稱量，數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如下：稱量對(duì)象反應(yīng)前質(zhì)量反應(yīng)后質(zhì)量質(zhì)量差試管+固體混合物M1M2△m1即(M1M2)試管+澄清石灰水M3M4△m2即(M4M3)（1）若△m2=0，則猜想成立。（2）若猜想二正確，理論上△m1與△m2的關(guān)系是：△m1△m2(填“>”“<”或“=”)?！緦?shí)驗(yàn)并記錄】實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如下表：稱量對(duì)象反應(yīng)前質(zhì)量反應(yīng)后質(zhì)量質(zhì)量差試管+固體混合物△m1試管+澄清石灰水△m2用以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果應(yīng)該是猜想成立。同學(xué)們對(duì)CO產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析：（3）原因一：木炭和氧化銅在高溫條件下直接發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（4）原因二：木炭和氧化銅在高溫條件下反應(yīng)中的一種產(chǎn)物和反應(yīng)物木炭又發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！痉此寂c評(píng)價(jià)】（5）經(jīng)查閱資料知道：木炭還原氧化銅直接產(chǎn)生CO2氣